Books on Organosilicon Chemistry

Literatur über siliciumorganische Verbindungen

Im Zusammenhang mit dem letzten Post kam die Frage von Lesern auf, welche Monografien für die siliciumorganische Chemie wichtig sind. Also angenommen, als Doktorand hat man ein Thema bekommen und möchte sich erst einmal einen Überblick über die Literatur verschaffen. Dann sollten unbedingt folgende Bücher konsultiert werden:

(Wir sprechen hier nur über siliciumorganische Chemie, für andere Fachgebiete gibt es wieder andere Monografien!)

In der Reihe "The chemistry of functional groups" die zwei Bände "The Chemistry of organic silicon compounds" Volume 1, Herausgeber: S. Patai und Z. Rappoport, 1989, im Lesesaal der Bibliothek verfügbar. Die beiden Bände geben einen Überblick über den Stand der Literatur bis ca. 1988.

In der Reihe "The chemistry of functional groups" die drei Bände "The Chemistry of organic silicon compounds, Volume 2", Herausgeber: Z. Rappoport, Y. Apeloig, 1998, im Lesesaal der Bibliothek verfügbar. Die drei Bände fassen die Enwicklung des Gebietes von 1989 bis ca. 1997 zusammen.


Schließlich erschien in der gleichen Reihe ein Band "The Chemistry of Organic Silicon Compounds, Volume 3", Herausgeber: Z. Rappoport, Y. Apeloig, 2001. Dieser Band ergänzt die vorangehenden Bände um Themen, die noch nicht behandelt wurden.

In der Reihe "The chemistry of functional groups" der Band "The silicon heteroatom bond", Herausgeber: S. Patai, 1991, im Lesesaal der Bibliothek verfügbar.
 
Außerdem lohnt sich oft eine Recherche in der Reihe "Comprehensive Organometallic Chemistry". Diese gibt es inzwischen in den Ausgaben I, II und III. Jede Ausgabe deckt einen anderen Zeitraum ab. In jeder Ausgabe gibt es auch einen Band mit siliciumorganischer Chemie. Hier eine Übersicht über diese Werke:

Titel	Anzahl der Bände	Abdeckung der Literatur
Comprehensive Organometallic Chemistry	9	bis 1982
Comprehensive Organometallic Chemistry II	14	1982-1994
Comprehensive Organometallic Chemistry III	13	1993-2007

Zu Comprehensive Organometallic Chemistry III gibt es im Moment einen online-Zugang über die Universitätsbibliothek, siehe vorigen Post.
In den Universitätsbibliotheken gibt es diese Bücher meist nur in einem Exemplar im Lesesaal, zum dort Lesen, nicht zum Ausleihen. Der elektronische Zugang wird nur selten angeboten, vermutlich ist das zu teuer. Also muss der fleißige Leser hingehen, das Buch aus dem Regal ziehen, sich setzen und lesen. Diesmal gibt es keinen Zugang mit drei Mausklicks, da nützt auch rummaulen nichts...

New on the Bookshelf - Part 7

Neu in der Bibliothek - Siliciumchemie

Moderne Aspekte der siliciumorganischen Chemie werden gleich in zwei Neuerscheinungen behandelt. Beide Monografien vereinigen Beiträge von verschiedenen Autoren, die ihre fundierten Fachkenntnisse auf den jeweiligen Spezialgebieten einbringen.


Organosilicon Chemistry - Novel Approaches and Reactions von den Herausgebern Tamejiro Hiyama und Martin Oestreich erschien im Dezember 2019. Das Buch fasst die aktuellen Entwicklungen in der Anwendung von Organosiliciumverbindungen in der organischen Synthesechemie und Katalyse zusammen. Unter anderem werden die katalytische Erzeugung von Siliciumnukleophilen, die Si-H-Bindungsaktivierung, die C-H-Bindungssilylierung und Kreuzkupplungsreaktionen unter Beteiligung von Siliciumverbindungen besprochen. In weiteren Kapiteln werden Silylene als Liganden in der Katalyse und chirale Siliciumverbindungen vorgestellt.




Vor drei Jahren (2017) erschien bereits das zweibändige Werk Organosilicon Compounds, herausgegeben von Vladimir Ya Lee. Dieses ist breiter angelegt als das oben vorgestellte Buch. Von der theoretischen Beschreibung, über die Synthese, bis zur Anwendung von siliciumorganischen Verbindungen reicht das Spektrum dieses Werkes.
Zur Theorie gibt es ein eher kurzes Kapitel über "nichtklassische" Organosiliciumverbindungen. Der größte Teil des ersten Bandes ist der Synthese von Organosiliciumverbindungen gewidmet. Dabei werden unter anderem Übergangsmetallkomplexe des Siliciums, siliciumhaltige Käfige und Cluster besprochen. Bei den reaktiven niederkoordinierten Siliciumverbindungen bekommen Kationen, Radikale, Anionen, Systeme mit Mehrfachbindungen und Silaaromaten ihren gebührenden Platz im Buch.
Im zweiten Band finden die Leser physikochemische Daten und Anwendungen. So gibt es Kapitel über neue Ergebnisse der Einkristallstrukturanalyse, ²⁹Si-NMR-Spektroskopie, thermochemische Daten und Fotoelektronenspektroskopie an Organosilanen. Die Kapitel über Anwendungen behandeln Hydrosilierungen, Polysilane, Silikone und Dendrimere.




Dieses zweibändige Werk ist ein würdiger Nachfolger der Monografien von Zvi Rappoport "The Chemistry of Organic Silicon Compounds". Doktoranden mit einem Thema aus der Siliciumchemie sollten dringend diese Bücher konsultieren, bevor sie ihre Arbeit zusammenschreiben!

Books on Organosilicon Chemistry

Siliciumorganische Chemie

Das Standardwerk über siliciumorganische Chemie sind auf jeden Fall die Bände "The Chemistry of Organic Silicon Compounds" herausgegeben von Z. Rappoport und S. Patai. Hier muss der Leser bei der Suche in der Bibliothek aufpassen, dass er nichts übersieht. Denn es gibt mehrere Ausgaben, deren Inhalte sich nicht überscheniden sondern ergänzen.

Die erste Ausgabe stammt von 1989 und besteht aus zwei Bänden. Die zweite Ausgabe ist von 1998 und besteht aus drei Bänden. Also insgesamt sind 5 Bände zu durchsuchen. Angesichts des hohen Preises (siehe Link unten) ist das sicher nichts für den heimischen Bücherschrank, aber in einer guten Universitätsbibliothek sollten die Bände zu finden sein.

Voll konzentriert auf Anwendungen in der organischen Synthese ist das "Handbook of Reagents for Organic Synthesis: Reagents for Silicon-Mediated Organic Synthesis"

herausgegeben von P. L. Fuchs und A. J. Pearson von 2011. Der Leser wird überrascht sein, welch vielfältige Anwendungen siliciumorganische Verbindungen in der organischen Chemie besitzen. Auch einfach mal im Buch stöbern ist nützlich und liefert neue Anregungen.

Schließlich der Höhepunkt, der im Moment meine volle Begeisterung genießt, ist das von H. W. Roesky herausgegebene Buch "Efficient Methods for Preparing Silicon Compounds" von 2016. Hier spiegelt sich der neueste Forschungsstand wider. Alle siliciumorganischen Verbindungsklassen die in den letzten Jahren neu entdeckt und untersucht wurden sind hier versammelt: Silyl-Radikale, Silyl-Anionen, Silyl-Kationen, Silylene, Disilene, Silsesquioxane, Si(II)-Komplexe, und Silylen-Komplexe. Es gibt in jedem Abschnitt eine kurze Erklärung und Einführung in die Verbindungsklasse, danach folgen die Synthesevorschriften. Diese sind allerdings nicht für Anfänger geeignet, sondern sollten nur von fortgschrittenen Studenten oder Doktoranden nachgearbeitet werden. Weiterführende Literaturstellen runden jedes Kapitel ab.

Silicon-based Drugs - Part 1

Silicium enthaltende Medikamente

In meinem Beitrag über Silaexplosivstoffe erwähnte ich bereits kurz die Strategie des Silicium-Kohlenstoffaustauschs ("carbon/silicon switch strategy"). In der Pharmaforschung bietet diese Strategie eine interessante Möglichkeit bereits bekannte Medikamente hinsichtlich ihrer Wirksamkeit weiter zu verbessern oder zu einem veränderten Eigenschaftsprofil zu gelangen. Warum kann man eigentlich so einfach ein Kohlenstoffatom gegen ein Siliciumatom austauschen? Was ändert sich dadurch im Molekül?

Kohlenstoff und Silicium sind beides Elemente der Gruppe 14 des Periodensystems. Dadurch ähneln sie sich in vielerlei Hinsicht, haben aber andererseits auch unterschiedliche Eigenschaften.

Das wären im Einzelnen:

Valenzelektronen - Beide Elemente haben vier Valenzelektronen und haben analoge Valenzelektronenkonfiguration. Beim Kohlenstoff bilden die 2s- und 2p-Orbitale die Valenzschale. Beim Silicium sind des die 3s- und 3p-Orbitale.

Bindungslängen - Typische Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen sind 1.54 Angström lang. Das Siliciumatom ist größer und bildet deshalb längere Bindungen. So beträgt eine typische Si-C-Bindung z.B. 1,89 Angström und eine Si-Si-Bindung 2,33 Angström. Dadurch besitzen Silicium enthaltende Verbindungen eine größere Flexibilität. Solche Verbindungen können andere Konformationen einnehmen als die Kohlenstoffanaloga. Das führt bei Silicium enthaltenden Verbindungen zu veränderten Wechselwirkungen mit Proteinen und es wurden veränderte pharmakologische Profile und eine andere Pharmakodynamik beobachtet.

Abbildung: Typische Bindungslängen von Kohlenstoff und Silicium in Angström.

Elektronegativität - Silicium ist deutlich elektropositiver als Kohlenstoff. Kohlenstoff bildet mit einer Elektronegativität von 2,55 viele kovalente Bindungen. Silicium hat eine Elektronegativität von 1,9 und man findet eine andere Bindungspolarisation mit typischen Bindungspartnern wie Kohlenstoff oder Sauerstoff. Hier bildet Silcium immer den positiven Bindungspartner. Bindungsstärke und Reaktivität der Silicium enthaltenen Verbindungen ist daher häufig anders als die der Kohlenstoffanaloga.

Abbildung 2: Bindungspolaritäten von Kohlenstoff bzw. Silicium enthaltenden Verbindungen.

Koordinationszahl - Kohlenstoff tritt in den Koordinationszahl 4, 3 und 2 auf. Die Koordinationszahl 4 bedeutet sp³-Hybridisierung am Kohlenstoff und vier Einfachbindungen. Koordinationszahl 3 ist mit sp²-Hybridisierung verbunden und ermöglicht zwei Einfachbindungen und eine Doppelbindung. Koordinationszahl 2 bedeutet schließlich sp-Hybridisierung am Kohlenstoff. Dabei können entweder eine Einfach- und eine Dreifachbindung von diesem Atom ausgehen oder zwei Doppelbindungen.

Im Unterschied dazu kann Silicium die Koordinationszahlen 4, 5 und 6 ausbilden. Die Koordinationszahl 4 ist genau wie beim Kohlenstoff mit sp³-Hybridisierung und vier Einfachbindungen verbunden. Die Koordinationszahlen 5 und 6 kann man formal durch Hinzunahme von d-Orbitalen in den Hybridisierungszustand erklären. Allerdings wird diese simple Erklärung durch neuere Untersuchungen widerlegt. Starke elektrostatische Wechselwirkungen und 3-Zentren-4-Elektronenbindungen  sind besser zur Erklärung geeignet (Dietmar Stalke und Holger Ott: "Was Chemiker aus der Elektronendichte lernen", Nachrichten aus der Chemie 56, 2008, 131–135). Es wurde auch ein "Ball-in-the-Box" Modell vorgeschlagen, welches eine einfache und einleuchtende Erklärung für dieses Phänomen liefert (Pierrefixe, Fonseca Guerra, Bickelhaupt: Hypervalent Silicon versus Carbon: Ball-in-a-Box Model, Chemistry - A European Journal 14,2008, 819–828).

Ein weiterer  Unterschied ist, dass Silicium keine stabilen Verbindungen mit Doppel- und Dreifachbindungen ausbildet. (Klar gibt es auch hier wieder Ausnahmen, wenn man das Silicium mit riesigen Substituenten "zumauert", kriegt man auch eine Si=Si-Doppelbindung hin. Das sind aber keine "gewöhnlichen" Verbindungen, die man etwa als Medikamente benutzen könnte.)

Abbildung 3: Typische Koordinationszahlen und formale Hybridisierung von Kohlenstoff bzw. Silicium enthaltenden Verbindungen ("KZ" = Koordinationszahl). Für genauere Erklärungen siehe Text.

Lipohilie - Grundsätzlich zeigen Silicium-enthaltende Verbindungen eine erhöhte Lipophilie im Verlgeich zu den analogen Kohlenstoff-Verbindungen. Dies kann man mit den unterschiedlichen Kovalenzradien erklären. Diese Eigenschaft bietet interessante Ansatzpunkte für das Design verbesserter Pharamaka, die eine andere Pharmakokinetik aufweisen als die Kohlenstoffanaloga. Diese betrifft inspesondere Pharmaka, die einem Abbau in der Leber unterliegen. Bei Silicium-enthaltenden Pahrmaka wurde im Vergleich zu den Kohlenstoff-Analoga eine deutlich verlängerte Halbwertzeit beim Abbau in der Leber beobachtet. Verbesserte Lipohilie ist vermutlich ebenfalls bei Medikamenten nützlich, die die Blut-Hirn-Schranke überwinden sollen. Daher sind Silcium-analoge Verbindungen interessante Kandidaten für verbesserte Medikamente.

Gegenwärtig gibt es nur eine sehr kleine Zahl von Silicium-enthaltenden Verbindungen, die tatsächlich für pharmazeutische Anwendungen untersucht werden. Einzig Silicone werden in großem Umfang für medizinische Anwendungen genutzt (siehe z.B. André Colas und Jim Curtis: "Silicone Biomaterials: History and Chemistry" und "Medical Applications of Silicones" Reprinted from Biomaterials Science, 2nd Edition oder X. Thomas: "Silicones in Medical Applications").

Im weiteren Posts werden demnächst interessante Beispiele für Silicium enthaltende Medikamente vorgestellt.

Quelle: Katja A. Strohfeldt: Essentials of Inorganic Chemistry - For Students of Pharmacy, Pharmaceutical Sciences and Medicinal Chemistry, Wiley 2015.

Pyrophoric Silanes as Precursors for Photovoltaic Cells and Electronic Devices

Neuartige Raketenantriebe, druckbare Elektronik, elektronische Zeitungen, faltbare Monitore

Die in der Überschrift genannten Dinge klingen wie eine Ersatzteilliste für das Raumschiff Enterprise,  könnten jedoch schon in wenigen Jahren Realität sein. Zur Realisierung dieser Anwendungen werden derzeit große Hoffnungen auf sogenannte Silane gesetzt. Dabei handelt es sich um Verbindungen, die nur aus Wasserstoff und Silicium bestehen. Formal ist diese Verbindungsklasse mit den Alkanen verwandt. Allerdings unterscheiden sich die Silane in ihren Eigenschaften grundsätzlich von den Alkanen. Silane sind extrem reaktiv und zersetzen sich unter Explosion in Gegenwart von Luftsauerstoff oder Feuchtigkeitsstpuren.

Gerade diese hohe Reaktivität ermöglicht die neuartigen Anwendungen. So wird z.B. derzeit versucht Silane, bzw. Polysilane in Form von flüssigen Tinten für druckbare Elektronik bereit zu stellen. Die Zeitschrift Ceramic Tech Today berichtet über erste Erfolge auf diesem Gebiet ("Japanese group ‘prints’ amorphous silicon photovoltaic cell created using silicon inks" von Ann Spence 16.02.2011). Die Arbeitsgruppe um Tatsuya Shimoda am Japan Andvanced Institute of Science and Technology ist auf diesem Gebiet besonders aktiv (Homepage und Literaturliste von Prof. Shimoda). Die DFG förderte Forschungsarbeiten auf diesem Gebiet im Rahmen des Wissenschaftlichen Netzwerks "Silane", siehe Screenshot.

Druckbare Elektronik

Mit Polysilan enthaltenden Tinten kann man elektronische Schichten und Schaltkreise auf nahezu beliebigen Substraten wie z.B. Polymerfolien oder direkt auf Verpackungen erzeugen. Denkbar werden damit intelligente Warenlabels, biegsame Displays oder elektronische Zeitungen, die aus nicht viel mehr als einer bedruckten Polymerfolie bestehen. Eine weiter mögliche Anwendung wären ultradünne Solarzellen, auch diese könnten wieder auf flexiblen Substraten erzeugt werden. 

Raketentreibstoffe

Silane und Polysilane sind hoch energetische Materialien, d.h. es sind sehr energiereiche Verbindungen. Dies kann man zur Herstellung neuartiger und noch leistungsfähiger Raketentreibstoffe nutzen. Bei Raketentreibstoffen benutzt man heute schon die gefährlichsten Stoffkombinationen die man sich vorstellen kann, z.B. flüssigen Wasserstoff und flüssigen Sauerstoff, die bei der Verbrennung miteinander gemischt werden. Weitere Informationen zu Raktentreibstoffen findet man bei Wikipedia. Der Preis spielt dieser Art von Treibstoffen auch nicht wirklich eine Rolle, Hauptsache man bekommt die Rakete in den Orbit. Die Silane haben gute Chancen hierbei zum Einsatz zu kommen, da sie eine sehr hohe Energiedichte aufweisen.

Explodierende Silane

Hohe Energiedichte und hohe Reaktivität bedeutet auch, dass Silane gefährliche Verbindungen sind. Die Handhabung der Silane ist außerst schwierig, da sie sich beim Zutritt von Luft oder Feuchtigkeitsspuren explosionsartig zersetzen. Auf Youtube gibt es dazu einige kleine Demostrationsvideos, die zumindest ein kleines bisschen eine Vorstellung von der Reaktivität dieser Verbindungen vermittteln:

• Reaktion von Silan mit Luft (Vorlesungsversuch)
• Silane 
• Silanexplosion Teil 2 (Chemistry going right /wrong)

Recht informativ ist das Tutorial zum sicheren Umgang mit Silanen: PDF-Dokument.

Fazit

Es sieht so aus, als hätten die Silane eine Zukunft als nützliche Verbindungsklasse vor sich. Verschiedenartige sehr vielversprechende Anwendungen werden gegenwärtig untersucht.

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Literatur:

• G. Schott: Oligo- und Polysilane und ihre Derivate, Fortschritte der Chemischen Forschung 9, 1967, 60-101.
• F. Feher, W. Tromm: Die Darstellung von Silanen aus Magnesiumsilicid und Hydrazoniumchlorid in wasserfreiem Hydrazin, Z. anorg. allg. Chem. 282, 2004, 29-40. 
• Patent Feste Polysilan-Mischungen, DE102006043929A1 von 2006 
• D. Schmidt, U. Böhme, J. Seidel, E. Kroke: Cyclopentasilane Si₅H₁₀: First single crystal X-ray structure of an oligosilane Si_xH_y and thermal analysis with TG/MS, Inorg. Chem. Commun. 35, 2013, 92-95. (DOI:10.1016/j.inoche.2013.05.023)
• Bernhard Hidding: Untersuchung der Eignung von Silanen als Treibstoffe in der Luft- und Raumfahrt, Diplomarbeit an der Universität der Bundeswehr München und der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Januar 2004. Siehe auch aktuelle Publikationsliste von Bernhard Hidding auf seiner Homepage.
• eine kritische Betrachtungen zu Silanen als Raketentreibstoff bei B. Leitenberger: Chemische Raketentreibstoffe Teil 1. 
•  P. Plichta: Höhere Silane, ihre Geschichte und zukünftige Verwendung auf www.plichta.de.
•  R. Riemschneider: Silanes auf www.riemschneider.org.

Solarzellen-Tuning mit Spinat

Der Seemann Popeye erlangt durch den Genuß von Spinat ungenheure Kräfte. Was bei Popeye hilft, kann auch bei Solarzellen nützlich sein. In einer Publikation in Advanced Materials teilen Gabriel LeBlanc et al. mit, wie sie durch Kombination von p-dotierten Solarzellen mit dem Photosystem I zu leistungsfähigeren Solarzellen gelangen wollen. Das Photosystem I sorgt in grünen Pflanzen für die effektive Aufnahme von Lichtenergie (Quantenausbeute von nahezu 100%!). Das benötigte Photosystem I wurde aus handelsüblichem Babyspinat gewonnen. Durch die Kombination des anorganischen Materials Silicium mit dem Biomaterial schaffen die Autoren eine Biohybrid-Solarzelle (Link: G. LeBlanc, G. Chen, E. A. Gizzie, G. K. Jennings, D. E. Cliffel - "Enhanced Photocurrents of Photosystem I Films on p-Doped Silicon", Advanced Materials, 2012, DOI: 10.1002/adma.201202794).

 Popeye-Zeichnung von Segar

In diesem Zusammenhang sind auch folgende Übersichtsartikel zu Bionanokompositen und zur Integration von photoschaltbaren Proteinen, photosynthetischen Reaktionszentren und Halbleiter-Biomolekül-Hybridmaterialien von Interesse. Diese beiden Artikel umreissen möglicherweise einen neuen Trend in der Materialforschung der nächsten Jahre.

• F. Wang, X. Liu, I. Willner: Integration of Photoswitchable Proteins, Photosynthetic Reaction Centers and Semiconductor/Biomolecule Hybrids with Electrode Supports for Optobioelectronic Applications, Advanced Materials, 2012, DOI: 10.1002/adma.201201772
• M. Darder, P. Aranda, E. Ruiz-Hitzky: Bionanocomposites: A New Concept of Ecological, Bioinspired, and Functional Hybrid Materials, Advanced Materials, 2012, DOI: 10.1002/adma.200602328

Es gibt allerdings einige Bedenken und Einwände gegen diese Art von Hybridmaterialien: Wie langzeitstabil ist das Biomaterial im Dauereinsatz? Was passiert wenn die Sonne so richtig auf die Solarzelle brennt und diese sich immer weiter erwärmt? Hier gibt es also sicher noch viel zu tun, bis tatsächlich kommerziell verwertbare Solarzellen entstehen.

ultra-pure silicon from biogenic sources for crystalline solar cells

Hochreines Silicium aus nachwachsenden Rohstoffen

In einer Pressemitteilung teilt die Firma Mayaterials mit, dass sie die Produktion von ultrareinem Silicium aus biogenen Quellen aufgenommen hat. Das Silicium soll eine Reinheit von 99.9999% besitzen und einen extrem geringem Gehalt an Schwermetallen aufweisen. Das neuartige Herstellungsverfahren soll weniger Chemikalien und Energie benötigen als der traditionelle Siemensprozess. Bei dem neuartigen Verfahren werden landwirtschaftliche Abfälle in hohreines Silicium für photovolatische und elektronische Anwendungen umgewandelt. Die Produktionskosten sollen deutlich niedriger sein als bei der konventionellen Siliciumproduktion. [Den Text der Pressemitteilung findet man hier.]

[Etwas ausführlichere Informationen gibt es bei chubbybrain.com:]

"Das energieeffiziente und umweltfreundliche Verfahren zur Herstellung von Solarsilicium geht von Reisschalen und anderen  Getreidebestandteilen aus. Diese enthalten einen verhältnismäßig großen Anteil an Siliciumdioxid, den die Pflanzen aus dem Boden aufgenommen haben. Das Silicumdioxid kann in hochreiner Form aus der Asche der Reisschalen gewonnen und zur Produktion von Spezialchemikalien verwendet werden. Auf diese Weise kann auch Solarsilicium aus diesen Rohstoffen gewonnen werden.

Der große Vorteil dieser Technologie besteht darin, dass das hochreine Silicium direkt aus landwirtschaftlichen Nebenprodukten gewonnen werden kann. Dabei werden energieintensive Verfahren wie beim Siemensprozess vermieden. Das neue Verfahren verwendet ein häufig vorkommendes Abfallprodukt der landwirtschaftlichen Produktion, um aus einem nachwachsenden Rohstoff in einem energieefizienten Verfahren ein wertvolles Produkt zu niedrigen Kosten unter minimaler Beeinflussung der Umwelt herzustellen." [Das ist der Werbetext von chubbybrain, deshalb kommen hier gleich alle Schlagworte auf einmal... Weiter geht es wie folgt:] "Die gegenwärtige Produktion von kristallinen Solarzellen ist durch das Angebot an polykristallinem Silicium begrenzt. Der innovative Prozess von Mayaterials wird es den Photvoltaikherstellern ermöglichen, die Produktion bei voller Kapazität laufen zu lassen. Es wird keine Engpässe beim Angebot an Rohmaterial mehr geben und Solarenergie wird zu niedrigeren Kosten pro kWh als gegenwärtig zu erhalten sein. Außerdem ist der vorgschlagene Prozess umweltfreundlicher, da er deutlich weniger Energie verbraucht und weniger giftige Chemikalien benötigt als die existierenden Verfahren."

Das Forschungsprojekt wird auf einer Webseite des U.S. Department of Energy, Abteilung Energy Efficiency & Renewable Energy in einer Präsentation vorgestellt:

Beim Klicken auf das Bild wird die Präsentation in einem neuen Fenster geöffnet.

Die Rechte an dem Verfahren sind mit dem Patent "LOW COST ROUTES TO HIGH PURITY SILICON AND DERIVATIVES THEREOF" gesichert. Dieses ist z.B. auf folgenden Webseiten abrufbar:

• WIPO (WO2010017364)
• Sumobrain (WO/2010/017364 )
• European Patent Register (EP2321221)
• Free Patents Online (EP2321221)

An dieser Stelle in Kurzform eine Variante des neuartigen Verfahrens aus dem Patent:

• Reisschalen mit einer Dichte von 0.2 g/cm³ werden in 10%iger Salzsäure eine halbe bis eine Stunde gekocht
• Anschließend waschen mit Reinstwasser
• Erhitzen auf 900 °C in Argon mit 1% Chlorwasserstoff. Dabei entsteht ein C:SiO₂-Verhältnis von ca. 4:1
• Oxidation bei 950 °C in 5% CO₂. Das C:SiO₂ Verhältnis beträgt danach ca. 2:1
• Mischen bzw. Vermahlen mit Zucker
• Kompaktieren, Pelletieren
• Erhitzen in Argon, dabei entsteht das hochreine Silicium